KR920002235B1 - 광부품용 수지 성형체 - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명에 따른 PC와 PEC의 고용체에서 PC와 PEC의 혼합비, 전송손실, 전송손실의 변화 및 열변형 온도 사이의 관계를 도시한 그래프.
제2도는 상기 혼합비를 변화시켰을 때에 얻어진 전송 손실 스펙트럼 다이어그램.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유의 구조를 도시한 다이어그램.
제4도는 PC/PEC코어와 PMMA/PVDF2클래딩(Cladding)을 갖는 광섬유에서 PMMA 및 PVDF2의 혼합비, 전송손실 및 전송손실의 변화 사이의 관계를 도시한 그래프.
제5도는 PMMA/PVDF2혼합물의 광섬유에서 PMMA와 PVDF2의 혼합비와 전송손실 사이의 관계를 도시한 그래프.
제6도는 PMMA/PVDF2혼합물의 광섬유에서 PMMA와 PVDF2의 혼합비, 열변형 온도, 연신율 및 광투과도 사이의 관계를 도시한 그래프.
제7도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광가이드의 구조를 도시한 다이어그램.
제8도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광디스크 판의 구조를 도시한 다이어그램.
제9도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라스틱렌즈들의 구조를 도시한 다이어그램.
본 발명은 광학 부품용 수지 성형체에 관한 것이다. 본 발명의 수지 성형체는 플라스틱 광섬유의 코어(core)또는 플라스틱렌즈와 같은 광학 부품으로 특히 유용하다.
광섬유의 코어로 폴리스틸렌(PS)또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)를 사용하여 왔지만, 이런 물질의 열변형 온도(유리전이 온도)가 낮고, 코어가 100℃ 또는 그 이상의 높은 온도를 유지하면 연화되고, 따라서 약 80℃또는 그 이하의 온도에서 적용되도록 제한된다. 이런 결함을 극복하기 위한 수단으로 플라스틱 광섬유가 우수한 투명도와 약 135℃의 높은 열변형 온도를 갖는 폴리카보네이트(PC)로 이루어진 코어로 되는 것이 제안되었다.(일본 심사 특허공고 제52-40987호와 일본 미심사 특허공보 제60-32004참조).
플라스틱 광섬유가 PC로 이루어진 코어를 가짐에도 불구하고, 일본 미심사 특허 제 62-195606호에 제안된 것과 같이 클래딩 물질로 주로 폴리-4-메틸펜텐-1(PMP)로 이루어진 수지가 사용되면, 광섬유가 실온에서 약 130℃의 높은 온도로 갑작스럽게 가열될때에, PC와 PMP의 열팽창 계수가 다르고 PC의 열 변형이 달라서 수축이 다르기 때문에 광섬유의 극단적인 변형이 발생한다. 따라서, PC보다 더 높은 내열성을 가지며 플라스틱 광섬유의 코어 물질로서 사용가능한 물질을 발견할 수 있다면 큰 이익을 얻게 될 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 우수한 광특성과 내열성을 갖는 광학부품용 수지 성형체를 제공하는데 있다.
본 발명에 따라, 폴리카보네이트와 폴리에스테르 카보네이트의 고용체(solid solution)로 이루어진 광학 부품용 수지 성형체가 제공된다.
제1도에 나타낸 것과 같이 본 발명의 수지 성형체에서, 폴리에스테르 카보네이트의 혼합하는 양을 증가시키면, 광전송 손실은 증가하지만 열 변형온도가 상당히 올라가고, 높은 내열성이 얻어진다.
본 발명의 수지 성형체는 예를 들면, 플라스틱 광섬유의 코어, 플라스틱 렌즈,광가이드 및 광디스크의 투명판등의 광학 부품용으로 사용될 수 있다.
본 발며의 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
본 발명에 사용하기 유용한 폴리카보네이트(PC)는 다음의 일반식으로 나타낼 수 있다.
여기에서 l은 정수이다. 본 발명에서 사용한 폴리에스테르 카보네이트(PEC)는 다음의 일반식으로 나타낼 수 있다.
플라스틱 광섬유의 코어로 본 발명의 수지 성형체를 사용하는 첫 번째 실시예가 지금부터 기술될 것이다.
164℃의 열변형 온도를 갖는 바이엘(Bayer)제 APE KL1-9306을 PEC로 사용하고, 135℃의 열변형 온도를 갖는 테이진(Teijin)제 판리트(panlite) L1225를 PC로 사용하고 코어로서 미리 결정한 비율로 단독으로 또는 혼합한 것으로 이 수지들을 사용하여 공역 용융압출방법으로 동일한 조건하에서 직경 1mm의 섬유를 제조하고, 클래딩 물질로서 용융점 135℃와 연화점 175℃를 갖는 PMP(미쓰이(Mitsui)석유화학제 TPXMX002)를 사용한다. 전송손실, 전송손실의 변화, 그리고 이런 섬유들의 각 열변형 온도를 측정하고 얻어진 결과를 제1도와 제2도에 나타내었다. 150℃에서 100시간 동안 그대로 둔 다음에 관찰한 전달손실의 변화를 손실의 변화로 도시한 것을 주의해야한다.
제1도와 제2도에 나타낸 바와 같이, 코어물질로 PEC를 단독으로 사용해서, 0.8㎛의 최소 손실윈도(loss window)근처에서 전송 손실은 7.5dB/m로 높지만 PC와 PEC를 1/1비율로 사용하면 전송손실은 3dB/m로 거의 중간 값이다. 열변형 온도는 PEC의 혼합한 양의 증가에 따라 상승하고, 내열성은 PC단독으로 사용할때 보다 우수하고 ,PC와 PEC가 1/1비율로 이루어진 섬유로 내열성 시험을 하였을때에 수축이 관찰되지 않았다.
또한, 제1도는 PC/PEC고용체에서 PEC의 농도가 10 내지 79중량%이면 전송손실과 전송손실의 변화는 각각 5dB/m 보다 작아져 좋은 결과가 얻어지는 것을 나타낸다. PC/PEC고용체에서 PEC의 농도가 30중량％ 이상이면, 열변형 온도는 150℃보다 높아서 특히 바람직하고, PEC의 농도가 50중량% 보다 높지 않으면 전송손실은 3dB/m 보다 작아져서 특히 바람직한 결과가 얻어지는 것이 또한 발견되었다. 따라서, 본 발명의 수지 성형체에서, PEC농도는 30 내지 50중량%가 바람직하다.
그렇게 얻어진 광섬유는 제3도에 도시한 바와 같이 코오(1)와 그 주위를 덮는 클래딩(2)로 이루어지고, 일반적으로 광섬유의 주위(periphery)는 투과성을 갖지 않는 피복물질로 덮인다.
상술한 PMP에 추가해서, PMP 또는 PMMA/PVDF2혼합물이 우수한 내열성을 갖기 때문에, PMMA와 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF2)가 광섬유의 클래딩 물질로 사용하는 것이 바람직하다.
PMMA/PVDF2혼합물을 클래딩 물질로 사용할때에, 혼합물에서 PMMA의 바람직한 양이 적어도 80중량%이거나 PVDF2양이 적어도 62중량%이다.
그러므로, 직경 1mm를 갖는 광섬유는 코어물질로 PC/PEC 고용체(panlite L1225/APE KL1-9306=1/1)를 사용하고, 클래딩 물질로 PMMA/PVDF2를 사용하여 공역 용융 압출 방법으로 동일 조건하에서 제조되었다. 교와 가스 가가꾸(Kyowa Gas Kagaku)제 파라글래스 HR-1000을 PMMA로 사용하고, KF폴리머 1000을 PVDF2로 사용하였다. 섬유들에 대하여, 전송손실과 전송손실의 변화를 측정하였다. 결과를 제4도에 나타내었다. 도면으로부터 클래딩 물질용 PMMA/PVDF2혼합물은 적어도 80중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 90중량% 양의 PMMA를 바람직하게 함유해야 하는 것이 이해된다.
제5도에서, 전송손실은 상술한 동일 PMMA와 PVDF2의 혼합물을 사용하여 제조한 직경 1mm인 섬유들에 대하여 나타낸 것이다. 도면으로부터 PMMA가 80중량%이상을 함유하는 혼합물의 성형체 전송손실은 비교적 낮은 것을 보여준다.
제6도에서, 상술한 동일 PMMA와 PVDF2혼합물을 사용하여 제조한 섬유들의 열변형 온도, 연신율 및 광투과율을 나타내었다. 도면으로부터,PMMA/PVDF2혼합물이 적어도 62중량%에서 PVDF2를 함유할때에, 혼합물의 성형품은 높은 열변형 온도, 연신율 및 광투과율을 갖는다.
페릴렌 또는 나프탈아미드 형태의 유기형광 염료를 상술한 광섬유의 코어로 이루어지는 본 발명의 수지 성형체에 첨가할 수 있다. 유기 형광염료의 첨가로 광섬유의 측면으로부터 광을 입사되게 하는 것이 가능하게 된다. 페닐렌 또는 나프탈이미드 형태의 유기 형광 염료의 전형적인 예로는 다음의 구조식으로 표현되는 페릴렌 유도체들과 나프탈이미드 유도체들을 들 수 있다.
여기에서 Ar은 아릴기를 나타내고, R은 알킬기와 같은 원자단을 나타낸다.
본 발명에서 상술한 유기형광염료는 필요에 따라 클래딩 물질에 첨가될 수 있다.
본 발명의 수지 성형체는 자동차 부품 또는 그와 유사한 라이트 디스플레이 부분에 사용되는 판형태의 광가이드로 사용되는 두 번째 실시예를 기술할 것이다. 제7도에 나타낸 바와 같이 , 제7a도는 투시도이고, 제7b도는 단면도이며, 이 광가이드는 그것의 내부에 광원 4를 갖고, 광원 4로부터 광을 흡수하고 이방성으로 광을 전송하는 유기형광 연료 5로 이루어진다. 광분포 특성을 갖는 백색 페인트, 알루미늄 또는 그와 유사한 것의 반사막은 광가이드의 한면(배면)에 형성되고, 다른 면(정면)의 전체로부터 광이 균일하게 방사된다. 따라서, 본 발명의 수지 성형체는 제8도에 도시한 광디스크의 무명판으로, 또는 제9도에 도시한 렌즈로 사용할 수 있다.
제8도에 도시한 광디스크는 본 발명의 수지 성형체로 이루어진 광디스크의 기판상에 진공 증착 알루미늄막 8의 형성과, 진공 증착 알루미늄막 8위에 보호막 9의 형성으로 구성된다. 제9도에 도시한 플라스틱렌즈 10은 구형이 아닌 렌즈이며, 광섬유 1l에 연결되고, 광섬유 센서의 부품으로 사용된다.
본 발명에 따라 우수한 광특성과 내열성을 갖는 수지 성형체가 제공될 수 있다. 특히, 이 수지 성형체가 플라스틱 광섬유의 코어로 사용될 때에, 높은 온도에서 조차 열변형이 일어나지 않는 매우 높은 내열성을 갖는 우수한 플라스틱 광섬유를 얻을 수 있다.
Claims (9)
- 수지 성형체를 기준으로 10 내지 79중량%의 폴리에스테르 카보네이트와 폴리 카보네이트의 고용체로 이루어진 광학 부품용 수지 성형체.
- 제1항에 있어서, 폴리에스테르 카보네이트의 양이 성형체를 기준으로 30 내지 50중량%인 광학 부품용 수지 성형체.
- 제1항에 있어서, 플라스틱 광섬유에서 코어(core)로 사용되는 광학 부품용 수지 성형체.
- 제3항에 있어서, 코어 주위에 피복되어 광섬유를 구성하는 클래딩(cladding)이 폴리(4-메틸펜텐-1) 또는 폴리(메틸 메타크릴레이트)와 폴리(비닐리덴 플루오라이드)의 고용체를 기본으로 하는 수지인 광학 부품용 수지 성형체.
- 제4항에 있어서, 폴리(메틸 메타크릴레이트)의 양이 폴리(메틸 메타크릴레이트)와 폴리(비닐리덴 플루오라이드)의 고용체를 기준으로 80중량% 이상인 광학부품용 수지 성형체.
- 제4항에 있어서, 폴리(비닐리덴 플루오라이드)의 양이 폴리(메틸 메타크릴레이트)와 폴리(비닐리덴 플루오라이드)의 고용체를 기준으로 62중량% 이상인 광학 부품용 수지 성형체.
- 제1항에 있어서, 광가이드, 플라스틱 렌즈, 그리고 광디스크의 기판으로 사용되는 광학 부품용 수지 성형체.
- 제1항에 있어서, 유기 형광 염료가 혼합된 광학 부품용 수지 성형체.
- 제8항에 있어서, 유기 형광 염료가 페릴렌 또는 나프탈이미드 형태의 염료인 광학 부품용 수지 성형체.
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